试论间断录像文件精确查找软件的设计 - 安防知识网

MPEG(Moving Pictures Experts Group，运动图片专家组)是在ISO(国际标准化组织)和IEC(国际电工委员会)内运作的一个工作组。

【安防知识网】视频压缩标准介绍

　　MPEG(Moving Pictures Experts Group，运动图片专家组)是在ISO(国际标准化组织)和IEC(国际电工委员会)内运作的一个工作组。自从1988年开始活动以来，MPEG已经编制了ISO/IEC11172(通常所说的MPEG-1)和ISO/IEC13818(通常所说的MPEG-2)国际标准，其中包括用于服务器和网络会话的标准协议DSM-CC(Digital storage media command and control，数字存储媒体命令与控制)。MPEG压缩标准是针对运动图像而设计的，基本方法是在单位时间内采集并保存第一帧信息，然后就只存储其余帧相对第一帧发生变化的部分，以达到压缩的目的。MPEG压缩标准可实现帧之间的压缩，其平均压缩比可达50：1，压缩率比较高，且又有统一的格式，兼容性好。MPEG标准主要有以下五个，MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、MPEG-7及MPEG-21等。

　　MPEG-7(它的由来是1+2+4=7, 因为没有MPEG-3、MPEG-5、MPEG-6)于1996年10月开始研究。确切来讲，MPEG-7并不是一种压缩编码方法，其正规的名字叫做“多媒体内容描述接口”，其目的是生成一种用来描述多媒体内容的标准，这个标准将对信息含义的解释提供一定的自由度，可以被传送给设备和电脑程序，或者被设备或电脑程序查取。MPEG-7并不针对某个具体的应用，而是针对被MPEG-7标准化了的图像元素，这些元素将支持尽可能多的各种应用。建立MPEG-7标准的出发点是依靠众多的参数对图像与声音实现分类，并对它们的数据库实现查询，就像我们今天查询文本数据库那样。它可应用于数字图书馆，例如图像编目、音乐词典等;多媒体查询服务，如电话号码簿等;广播媒体选择，如广播与电视频道选取;多媒体编辑，如个性化的电子新闻服务、媒体创作等。本文用到的查询基础就是运用MPEG-7的功能。

　　常见视频管理软件的综合分析

　　当前常见视频管理软件主要有以下特点：1.视频采集和视频管理合一。一般单位使用的视频管理软件就是由视频采集卡制造商所提供的软件来代替，这样就使得一个软件拥有双重的作用。2.视频管理功能简单。这种由视频采集卡制造商提供，称与板卡匹配较好的软件往往是带有实时监控功能，而且在软件设计和开发阶段都是把视频采集的软件部分以及实时监控部分作为该软件工程的核心工作来做，而文件的管理基本上都只能进行相对简单的查找、复制。3.管理软件的使用范围小。由于这款软件是针对某一个品牌的视频采集卡即硬件专门设计制作的，因此这类管理软件大多只能管理这一特定硬件(视频采集卡)所收集到的视频文件。对复合型监控系统(所谓复合型视频系统，就是由多种视频采集软件和硬件所组成的系统。在监控系统分多期建设的单位，这种复合型视频系统普遍存在。)所产生的视频文件不能有效地管理。

　　间断录像的精确定位的实现

　　精确定位系统框架

　　典型视频监控系统一般包含如下几个部分：

　　·前端采集：现场(前端)采集实时监控信号，设备包括摄像机、麦克风或电话和视音频光端机(发散端)。视频信号、音频信号和设备开关量信号，通过高速网络发送给监控中心;

　　·控制中心：控制中心负责管理各监控单元的云台方向、摄像头焦距、设备运转情况、响应报警信号。设备包括电视墙、视频光端机(接收端)、视频分配器、视频矩阵;

　　·数据备份、服务中心：数据备份、服务中心负责视频图像的压缩和存储，并提供广域网的查询、控制功能。设备包括磁盘阵列、核心交换机、web 服务器、视频服务器。

　　根据以上主要组成部分，本文所要讨论的软件主要是从数据备份、服务中心出发，可以得到系统结构图如图1(控制中心部分不作考虑)。

　　1、视频分析

　　视频分析主要包括视频查找和视频的简单分析，这一过程主要是要得到视频文件的具体内容描述和视频摘要。视频文件的内容描述主要是为了得到视频文件的大小并为不同格式的视频文件在MPEG-7的统一视频压缩格式下形成新的文件奠定基础。摘要描述在该软件的设计构思中主要是为了得到该文件的录制的时间(常用视频采集软件一般把开始录制时间作为文件名)。如：文件名为220070625171710.MPH的视频文件，通过其文件名可以得到的信息有该文件名的头两位，02代表的意思是第二通道，后面的20070625代表录制年/月/日是2007年6月25日最后八位识字171710代表的是录制的时/分/秒即表明是17时17分10秒。当然，文件名的排列顺序不一定都一样，最可能发生变化的是通道序号，通道序号也经常出现在年月日和时分秒的中间，不管是哪种文件名生成方式，我们都可以通过文件名得到很多有用的信息，这也是视频文件检索的基础。

　　2、精确定位过程

　　该过程是整个软件的核心内容，旨在实现用户提出的精确查找要求。一般，常用的视频管理软件采用的是范围比较大、相对模糊的查找，即给软件一个时间段，管理软件就会将含有该时间段的视频文件全部列出给用户。这是个一对多的过程，特别是对于不连续的录像文件的检索更是不能满足用户的要求。而精确定位的过程是根据用户提出的一个准确的时间点反馈给一个确定的信息，这个信息不是一个视频文件，而是某个视频文件的用户给予的时间点。

　　主要模块的实现

　　1、查询与提交

　　查询有两种含义：一是查询与视频内容相关的概念。这种查询比较抽象，一般常使用基于文字或关键字的搜索方法;二是查询视频文件名的方式，这种查询方式比较具体，更适合数码监控系统的文件查询。这里我们以0220070625171710.MPH这一个视频文件为查找目标对查询过程进行描述，要实现这一过程，必须使用该视频文件的后一个文件0220070625172235.MPH作为对比，其具体过程如图2所示。

　　设定用户条件时间为第2通道2007年6月25日17点20分22秒，接收用户信息为0220070625172022，经过与数据库中数据的对比得到查询结果为0220070625171710.MPH这一视频文件。

　　2、精确定位算法

　　这里所说的定位不是简单的锁定某个录像文件，而是要在已查找到的录像文件中精确到某一个时间点，精度要求能达到秒。其过程描述如下：

　　首先，接收查询过程所提到的文件0220070625171710.MPH，得到文件大小10.78M;读取采集断数据25帧/秒得到64K/秒的容量。其次，按1024/64=16计算，1M的视频文件计算位16秒的时间，得到0220070625171710.MPH该文件的时间大约为172.48秒，以秒为精度点，约为173秒。最后，根据上文所说的监控系统视频文件名生成规则，读取后六位，则该文件的停止录像时间为17点20分03分。例如：用户要查找的时间为2007年6月25日17点18分13秒，则要将播放器开始播放录像的时间焦点指向第63个点，这样就完成录像内的准确定位。

　　3、后台数据库

　　目前大部分的数据库管理系统(DBMS)开始支持存储视频文件等数据，如Oracle9i,Tamino,Xindice等。然而因为视频数据本身的复杂性，存储并管理描述视频特征的MPEG-7文件还是相当困难。该系统使用Oracle9i组织、存储和管理MPEG-7视频摘要数据。